Почему полушария Земли имеют одинаковую яркость
Программа НАСА «Аполлон» в первую очередь исследовала Луну. Но это также помогло нам изучить Землю, поскольку предоставило некоторые из первых изображений всей нашей планеты с высоким разрешением, таких как знаменитая фотография, сделанная астронавтами Аполлона-17.
Однако эти фотографии Земли одновременно скрывали тайну. Ученые ожидали, что два полушария Земли, Северное и Южное, будут иметь разное альбедо, разницу в количестве отражаемого ими света. Это потому, что Северное и Южное полушария Земли сильно отличаются друг от друга. Южное полушарие в основном покрыто темными океанами, в то время как Северное полушарие содержит обширные участки суши, которые намного ярче, чем океаны.
Тем не менее, при наблюдении за Землей из космоса оба полушария кажутся одинаково яркими.
Эта симметрия в яркости была загадкой более 50 лет. Но теперь новое исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences, показывает, что альбедо примерно одинаково из-за увеличения количества облаков и штормов в южном полушарии.
«Обнаружено, что альбедо облаков, возникающее из-за сильных штормов над южным полушарием, является высокоточным компенсатором большой площади суши в северном полушарии, и, таким образом, симметрия сохраняется», — сказал Ор Хадас из Института Вейцмана (Канада). «Это говорит о том, что штормы являются связующим фактором между яркостью поверхности Земли и яркостью облаков, что решает загадку симметрии».
Для своего исследования Хадас и соавтор Йохай Каспи проанализировали данные об облаках. Они также использовали данные из ERA5, которая представляет собой глобальную базу данных о погоде, содержащую информацию, собранную с использованием различных источников как с воздуха, так и с земли, начиная с 1950 года.
Из этих данных они использовали облачные данные для взаимной корреляции с информацией об интенсивности циклонов и антициклонов. Они обнаружили прямую связь между интенсивностью шторма и количеством облаков, формирующихся вокруг шторма. В Северном полушарии обычно бывают более слабые штормы над океанами, в то время как в Южном полушарии штормы бывают от сильных до умеренных.
Анализ их данных показал, что связь между интенсивностью шторма объясняет разницу в облачности между двумя полушариями, хотя площадь суши в северном полушарии примерно в два раза больше, чем в южном полушарии. Следовательно, повышенная облачность в южном полушарии объясняет сходство альбедо.
Кроме того, исследование группы дало оценку того, как изменение климата может изменить скорость отражения в будущем. Модели предсказывают, что глобальное потепление изменит частоту штормов как на севере, так и на юге, а некоторые предполагают, что однажды мы сможем найти разрыв в отражательной способности между двумя полушариями.
Но это исследование показывает много неуверенности в этом направлении мышления.
«Пока невозможно с уверенностью определить, нарушится ли симметрия перед лицом глобального потепления», — сказал Каспи. «Однако новое исследование решает основной научный вопрос и углубляет наше понимание радиационного баланса Земли и его эффекторов. Поскольку глобальное потепление продолжается, геоинженерные решения станут жизненно важными для продолжения человеческой жизни. Я надеюсь, что лучшее понимание основных климатических явлений, таких как симметрия альбедо полушария, поможет в разработке этих решений».